不同湿度对低温贮藏干贝风味特性及风味成分变化的影响

胡锦华,张军伟,周　鹏,*

(1.江南大学食品科学与技术国家重点实验室,江苏无锡 214122;2.江南大学食品学院,江苏无锡 214122;3.江南大学食品安全与营养协同创新中心,江苏无锡 214122)



不同湿度对低温贮藏干贝风味特性及风味成分变化的影响

胡锦华1,2,3,张军伟1,周鹏1,2,3,*

(1.江南大学食品科学与技术国家重点实验室,江苏无锡 214122;2.江南大学食品学院,江苏无锡 214122;3.江南大学食品安全与营养协同创新中心,江苏无锡 214122)

选取汤品色泽、游离氨基酸和呈味核苷酸、可溶性固形物和香气成分等作为表征干贝汤制品的指标,研究贮藏湿度对干贝汤品风味特性的影响。通过固相微萃取方法提取干贝汤中的风味物质,由气相色谱-质谱联用技术分离鉴定出150种挥发性化合物。研究发现:呈味氨基酸(主要是甘氨酸、牛磺酸、精氨酸、谷氨酸和丙氨酸等)和呈味核苷酸(主要是5′-腺苷)在干贝汤中含量较高,对汤的滋味具有积极贡献。在4 ℃贮藏时,干贝的风味特性受环境湿度的影响,醛酮类化合物的相对含量和种类有明显变化。干贝汤风味保持最佳的是在RH 43%下贮藏的样品,其固形物含量为31%,呈味氨基酸含量为8338 mg/100 g干贝,挥发性风味化合物的种类、数量以及相对含量也接近对照组样品。研究表明4 ℃、RH 43%的贮藏条件有利于干贝风味特性和风味成分的保持。

干贝汤,风味特性,呈味氨基酸,呈味核苷酸,固相微萃取/气相色谱-质谱联用技术

扇贝为低脂肪高蛋白食品,含有丰富的氨基酸、不饱和脂肪酸、矿物质和微量元素等[1],具有调节机体免疫活性的功效,是功能与保健食品新资源[2]。由于生鲜扇贝不易保存,大部分鲜贝经脱水制成干贝后销售与贮藏[3]。干贝因其浓郁的海鲜风味,在东西方食谱中都极受欢迎。在亚洲国家,干贝多用来煮汤或者配菜。水产品的特别风味来自滋味和气味两个方面。滋味主要指非挥发性化合物(味道),包括呈味氨基酸、呈味核苷酸、有机酸和无机盐离子等;气味则为挥发性化合物(芳香)。气味检出与食材种类、食材制备方式、处理方式甚至水产养殖方式都密切相关。如在干制虾夷扇贝中检出了153种风味物质,而冷冻虾夷扇贝中只检出139种[4]。煮干贝中检测到的风味物质种类和含量比蒸干贝中更高[5]。在养殖的欧洲鲈鱼中检出的由脂质氧化产生的挥发性化合物比野生品种中的多[6]。

目前,关于贮藏条件对干贝品质影响的研究还比较有限。通常认为干贝的水分含量较低,在贮藏时不易发生腐败变质;然而,贮藏时各种因素,如干贝贮藏过程中的油烧、变红等都会使产品的色、香、味及营养成分发生变化[7]。因此,适宜贮藏温度与湿度条件对于保持或提升海产干制品的营养品质和风味特性至关重要。王艳[8]研究发现,小白虾干制品随着贮藏时间的延长,色泽显著变差,产生严重异味,挥发性盐基总氮值和硫代巴比妥酸值明显升高,挥发性风味物质也会发生显著变化。与常温(20 ℃)贮藏相比,冷藏(4 ℃)能更有效抑制真空包装的干俄罗斯刺身中的霉菌生长、质构及品质下降,延缓其蛋白质分解,保鲜效果更佳[9]。任爱青等[10]对鱿鱼干贮藏期间品质变化开展研究,结果得出鱿鱼干的变质是温度与水分活度共同作用的结果。本研究通过模拟家庭煮汤过程,研究不同温、湿度条件下贮藏后的干贝样品制得汤制品的滋味和气味变化,通过对干贝汤的色泽、呈味氨基酸和呈味核苷酸、可溶性固形物含量和香气等的变化对汤品的风味成分和特性进行综合评价,以期为后期实际应用提供理论依据。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

干贝长岛县长山海珍品有限责任公司生产,由栉孔扇贝加工制得,符合《SC/T3207-2000 干贝》标准;酪氨酸、5′-腺苷酸(AMP)、5′-肌苷酸(IMP)美国Sigma 公司;醋酸钾、碳酸钾、氯化钴、氯化钾、乙腈、冰乙酸等国药集团化学试剂有限公司,分析纯。

DGG-9140B型电热恒温鼓风干燥箱上海森信实验仪器有限公司;LRH-250CA低温培养箱上海一恒科学仪器有限公司;CR-400色差计日本柯尼卡-美能达公司;Agilent 1100型高效液相色谱仪美国Agilent公司;Trace MS气相色谱质谱联用仪美国Finnigan质谱公司;ICS-5000混合型离子色谱仪美国Dionex公司。

1.2实验方法

综合考虑相对干燥气候条件(Relative Humidity,RH=40%)和南方梅雨季节天气条件(RH>80%)[11],研究不同梯度的相对湿度贮藏条件(RH1～RH4:23%、43%、65%和84%)对干贝风味成分与品质特性的影响。根据国标GB/T 23490-2009进行饱和盐溶液的配置,选择与RH1～RH4对应的水分活度的饱和盐溶液,分别为乙酸钾、碳酸钾、氯化钴与氯化钾。

干贝汤制品的准备方法模拟家庭煮汤的过程设计[12]。称取10 g干贝于250 mL锥形瓶内,加入200 mL去离子水,室温(20 ℃)下泡发1 h。大火煮沸后保持微沸2 h,冷却至室温,双层滤纸过滤。收集滤液,定容至250 mL,备用。

1.2.1样品处理将干贝平铺在不锈钢网架上,放入预先盛有不同饱和盐溶液的密闭容器中,样品置于不同贮藏湿度条件下4 ℃贮藏150 d。期间,分别于第0、10、20、40、60、90、150 d取样,样品取出后按前述方法模仿家庭模式煮汤,经煮沸、冷却与过滤后测定滤液的色泽、可溶性固形物、游离氨基酸、呈味核苷酸与挥发性风味物质。以原料样品为对照。

1.2.2干贝汤色泽测定参考Yi J等[13]的方法,采用CR-400色差计测定干贝汤滤液的色泽。测定前,用校准白板对仪器进行校准。采用CIE LabL*、a*、b*均匀色空间,颜色测定于自然光下进行,重复测定8次,取平均值。

1.2.3干贝汤中可溶性固形物含量测定取洁净的称量瓶,105 ℃烘干至恒重,称重(M1),加入适量的干贝汤滤液后再次称重(M2)。于105 ℃烘箱中将干贝汤烘干至恒重,冷却后记录称量瓶的质量m。

固形物含量X(g/100 g)=(m-M1)/(M2-M1)×100

1.2.4干贝汤中游离氨基酸含量测定干贝汤滤液中游离氨基酸的测定参照Yoneda等[14]的方法。

1.2.5干贝汤中呈味核苷酸含量的测定干贝汤滤液中呈味核苷酸的测定参照Seki等[15]的方法。

1.2.6干贝汤中挥发性风味物质分析测定(SPME-GC/MS)干贝汤滤液中挥发性风味物质分析主要参照Tuckey等[16]的方法,采用固相微萃取(SPME)方法提取,通过气相色谱-质谱(GC/MS)联用技术进行分离鉴定。

1.3数据处理

实验数据采用SAS Version 8.0统计软件进行标准偏差分析,数据分析结果以平均值±标准偏差表示,在单因素方差分析(ANOVA)的基础上进行邓肯氏(Duncan’s)差异分析,差异显著性水平为0.05。GC-MS的数据分析通过NIST2005和willey7两大数据库自动检索相互匹配,将相似程度低于800(最大值为1000)的组分标记为未被鉴定出的成分,不同组分的相对含量按峰面积归一化法进行计算。

2　结果与分析

2.1贮藏湿度对干贝汤色泽的影响

采用色差计测定了干贝汤的L*值、a*值和b*值。由图1(a)可见,不同湿度组干贝汤的L*值无明显差别,均呈澄清状态。由图1(b)可知,RH1和RH2下贮藏样品的干贝汤色稍许偏红。图1(c)显示RH1和RH2组的干贝汤黄色更深。

图1　干贝汤的L*值、a*值和b*值Fig.1　L*,a* and b* value of dried scallop soup

干贝是一种低脂高蛋白食品,因此由脂质氧化引起的褐变不是干贝和干贝汤色泽变化的主要原因。另外,贝肉中大多数的酶在加工成扇贝的过程中已经失活,酶促褐变也不是汤色变化的原因。影响汤色变化的主要原因是非酶促褐变,即美拉德反应。扇贝闭壳肌的蛋白质在扇贝的干燥过程中发生不可逆的变性,接触氧气发生美拉德反应,干贝表面变成暗黄色[3,17];长时间接触空气和较高的温度会导致表面颜色进一步加深[18]。因此,本研究中湿度条件对美拉德反应的不同影响导致汤品颜色的差异。

2.2贮藏湿度对干贝汤中可溶性固形物的影响

可溶性成分对于汤的滋味具有积极贡献[19]。干贝汤中的呈味氨基酸(谷氨酸、甘氨酸等)和呈味核苷酸能使汤味更鲜美。表1为每100 g干贝(干基质量)煮汤后测得的汤中可溶性固形物的含量。

表1　每100 g干贝煮汤后汤中固形物含量

注:上标不同小写字母表示数据间具有显著性差异(p<0.05)。

由表1可知,RH2的贮藏样品烹制汤品后得到的固形物含量最接近对照组,该贮藏条件下,干贝品质相对稳定。

2.3贮藏湿度对干贝汤中游离氨基酸的影响

游离氨基酸是重要的滋味物和香味前体物,主要来源于内源蛋白水解酶对蛋白质的分解。100 g干贝煮汤后得到的游离氨基酸含量如表2所示。

呈味氨基酸对水产品鲜美的滋味至关重要,如产生鲜味的谷氨酸、天冬氨酸和丙氨酸,产生甜味的甘氨酸和丙氨酸,产生甜苦味的赖氨酸,以及产生海产品“肉香”味的组氨酸等[20]。含硫氨基酸的前体物质牛磺酸对于水产的风味也有很大贡献。由于甲壳纲动物肌肉的适口性与其中含量较高的甘氨酸有着密切的联系[21],扇贝的滋味主要受甘氨酸的影响。表2显示,甘氨酸、牛磺酸、精氨酸、谷氨酸和丙氨酸占干贝汤制品的总呈味氨基酸的95%左右,与Kaoru等人的研究结果一致[22];其中,甘氨酸含量最高,约占总量的45%左右。RH2样品制备的干贝汤中甘氨酸含量保持较好,其他游离氨基酸的变化也较小;而贮藏湿度较高(RH3和RH4)时,甘氨酸含量减少,可能与贮藏后期微生物导致的蛋白水解有关。另外,RH1样品制备的干贝汤中谷氨酸和丙氨酸的含量比RH4样品更少。美拉德反应除了影响食品的色泽,还会影响食品的风味。游离氨基酸的美拉德反应影响了欧洲干腌火腿风味物质的形成[23]。谷氨酸美拉德反应产生的醇、醛、酮、烃等对金华火腿挥发性风味物质的形成具有重要贡献[24]。因此RH1样品制备的干贝汤中谷氨酸和丙氨酸含量减少,可能是因为样品发生了美拉德反应并产生了挥发性化合物。从贮藏湿度对干贝汤中游离氨基酸的影响可知,RH2下贮藏的干贝样品较为稳定,干贝汤制品的滋味保持较好。

2.4贮藏湿度对干贝汤制品中呈味核苷酸的影响

除呈味的游离氨基酸外,鲜味也会来自5′-单磷酸呈味核苷酸二钠盐,包括5′-单磷酸腺苷二钠(AMP)和5′-单磷酸肌苷二钠(IMP)等[25]。贝类中的鲜味核苷酸主要由肌肉中的三磷酸腺苷(ATP)经由以下途径降解产生:三磷酸腺苷(ATP)、二磷酸腺苷(ADP)、AMP、IMP、腺苷(AdR)、次黄嘌吟核苷(HxR)、次黄嘌呤(Hx)[26]。其中,AMP是贝肉中良好的风味增强剂,能抑制苦味,产生适口的甜味和咸味。本研究还进一步研究了干贝汤中呈味核苷酸在不同贮藏湿度下的变化。

表2　100 g干贝煮汤后得到的游离氨基酸含量(mg/100 g,干基)

图2　贮藏后干贝汤中AMP和IMP的变化Fig.2　Changes of AMP and IMP contents in the soup of dried scallop after storage

注:#:表示呈味氨基酸;+:表示味道愉悦,呈鲜味或甜味;-:表示味道不好,呈苦味或硫味;同行不同上标字母代表数据间具有显著性差异(p<0.05)。

图2表明干贝汤中IMP的含量小于其呈味阈值(25 mg/100 mL),因此IMP对干贝汤的呈味贡献不大。但干贝汤中含有较多的AMP,其含量大于呈味阈值(50 mg/100 mL),因此AMP对干贝汤的滋味具有重要影响。贮藏150 d后,RH1和RH2组的干贝汤中AMP和IMP的含量相对稳定,略有减少;而RH3和RH4组干贝汤中的AMP含量则高于对照组,且贮藏相对湿度越大,AMP含量越高。由于IMP和AMP都是ATP的降解产物,这说明在较高湿度下(RH3和RH4)贮藏的干贝样品更易发生ATP的降解,而在RH1和RH2下贮藏的干贝样品ATP相对稳定。

2.5贮藏湿度对干贝汤制品中挥发性风味物质的影响

表3　不同贮藏条件下干贝汤挥发性化合物种类数量和相对含量的变化

干贝汤风味物质可能来源于干贝自身风味物质的释放和在干贝汤熬制过程中风味前体物质的降解及通过相互间化学反应生成新的风味化合物。在五组干贝汤中一共检测出150种挥发性风味物质,但不是所有组的干贝汤中都能检出这150种物质,另外同一挥发性化合物在不同组中的波动性较大。表3总结了不同湿度组干贝汤中挥发性化合物的种类数量和相对含量。在对照组样品中,挥发性化合物中含量最高的是酚类化合物,酚类挥发性物质可能来自于扇贝的食物或肠内微生物发酵[27]。烷烃和醇类所占种类数量很多,但其相对含量不占优势;烃类和醇类化合物的阈值较高,除非浓度很高,一般对风味影响不大[28]。

表4　干贝汤中醛类和酮类含量

注:*:表示干贝风味的研究中已经报道了该风味化合物的存在。

香气对整体风味的影响与该物质的阈值有关,在甲壳类鱼肉的风味中,醛类、酮类和芳香类挥发性成分对整体风味贡献较大[29]。Linder等[30]通过SPME从扇贝的闭壳肌检测得到34种以醛类和酮类为主的挥发性化合物,并认为这些成分可作为鲜活扇贝的风味指标物。表4进一步分析了不同湿度贮藏干贝制得干贝汤中醛类和酮类挥发性成分种类和含量变化。

通常认为饱和的直链醛是由多不饱和脂肪酸氧化生成,是食品中氧化风味的重要来源[31]。与新鲜海产品风味相关的主要化合物是6～9个碳原子的醛和酮[32],比如己醛和癸醛被认为是提升蒸刀鲚肉的香气的关键化合物[33]。表4显示对照组样品中含量最高的醛类是壬醛(脂肪味),其次是癸醛(柑橘香)和正辛醛(绿叶),这与暗纹东方鲀[34]和鲜海鳗[35]等水产的海鲜风味相似。在RH1和RH2下贮藏150 d后,壬醛含量发生了显著的增加。除了RH4样品组,其他组中的干贝汤中还检出了苯甲醛,苯甲醛主要呈现令人愉快的杏仁香、坚果香和水果香,是蟹肉和野生长吻鮠的重要风味物质[36-39]。

表4还显示RH4下贮藏的样品气味变化最大。水产品的气味除了令人愉快的鱼香味,还包括让人排斥的鱼腥味和腥臭味[40]。相对分子量较低的醛类,特别是己醛,阈值较低,会产生一些令人不愉快、辛辣的刺激性气味,对鱼腥味有主要贡献;醇类物质(C4～C11)则会散发类似金属或泥土的不良气味,可能是由脂肪酸衍生或羰基化合物还原产生[41-42]。RH4样品组中检出含量较高的庚醛、己醛、2,6-壬二烯醛和2,4-庚二烯醛都是与淡水鱼土腥味相关程度较高[43]或者会呈现出不愉快的草味和刺激性气味[44]的化合物。另外,对鱼腥味有一定影响的2,3-辛二酮也仅在RH4样品组中被检出[45]。以上变化都说明干贝在高湿条件下贮藏后可能产生其他风味,不再保持原有的海鲜风味。对比不同湿度组的醛类和酮类含量的变化可知,RH2组干贝汤中醛类和酮类的种类变化较小,醛类含量增加,香气保持较好。

3　结论

研究表明,干贝汤色泽、呈味氨基酸和呈味核苷酸(AMP)的变化受不同贮藏湿度下干贝贝肉中的美拉德反应的影响而产生差异。另外,在干贝中共检出150种挥发性风味化合物,风味化合物受到贮藏湿度的影响而发生波动。4 ℃下贮藏湿度为RH 43%时能较好地保持干贝汤制品的风味成分和风味特性,其汤色、游离氨基酸和AMP的变化都较小,且挥发性风味化合物的种类数量和相对含量较为稳定,香气保持较佳。

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Effect of relative humidity on the flavor characteristics and volatile components of scallops soup during cold storage

HU Jin-hua1,2,3,ZHANG Jun-wei1,ZHOU Peng1,2,3,*

(1.State Key Laboratory of Food Science and Technology,Jiangnan University,Wuxi 214122,China;2.School of Food Science and Technology,Jiangnan University,Wuxi 214122,China;3.Synergetic Innovation Center of Food Safety and Nutrition,Jiangnan University,Wuxi 214122,China)

The effect of relative humidity on the flavor characteristics of scallop soup during storage at 4 ℃ was analyzed by soup color,content of free amino acids(FAA)and nucleotides responsible for flavor and taste,soluble solids content and volatile components. A total of 150 kinds of volatile compounds were isolated from the soup using solid phase microextraction and identified by gas chromatography-mass spectrometry. The flavor FAA(glycine,taurine,arginine,glutamic acid,alanine)and flavor nucleotides(adenosine monophosphate)were at a high level in soup and contributed to the rich taste positively. The relative humidity(RH)was confirmed to affect the quality of scallop soup during storage at 4 ℃ for 150 d. The relative content and types of aldehydes and ketones were changed significantly. The soup prepared from the samples stored at RH 43% showed relative similar flavor characteristics compared with the control sample,in which the soluble solids content maintained at 31%,FAA content was around 8338 mg/100 g,the quantity and content of volatile components closed to the control group. RH 43%(4 ℃)was recommended for scallop storage with better preservation of flavor characteristics and volatile components.

scallop soup;flavor characteristics;flavor amino acids;flavor nucleotides;SPME/GC-MS

2016-02-22

胡锦华(1982-)，女，博士，副教授，研究方向：食品科学，E-mail：hujinhua@jiangnan.edu.cn。

周鹏(1975-)，男，博士，教授，研究方向：食品科学，E-mail：zhoupeng@jiangnan.edu.cn。

国家自然科学基金(30901123)；江苏省自然科学基金青年基金(BK20150150)；教育部留学回国人员科研启动基金(1024130201150130)；江南大学食品科学与技术国家重点实验室自由探索课题(SKLF-ZZB-201602)。

TS254.4

A

1002-0306(2016)18-0329-07

10.13386/j.issn1002-0306.2016.18.054